CN104344764A - 用来冷却特别是混合动力汽车或电动车的车辆电池的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来冷却特别是混合动力汽车或电动车的车辆电池的热交换器，该热交换器包括至少一个由塑料构成的流体收集器(4、5；13、14)，该流体收集器与至少一个冷却元件(2、3)相连。在提高了机动车的能源效率的热交换器中，冷却元件构成为塑料管(2、3)，在该塑料管中流体从第一流体收集器(5；13)引导至第二流体收集器(4；14)中。

Description

用来冷却特别是混合动力汽车或电动车的车辆电池的热交换器
技术领域
本发明涉及一种用来冷却车辆电池的热交换器，特别是混合动力汽车或电动车的车辆电池。
背景技术
高功率电池(如锂离子电池)作为能量存储器以各种形式应用在混合动力汽车或电动车中。在运行这种高功率电池单元时产生损耗热量，该损耗热量会加热高功率电池单元。但是，锂离子电池从受结构形式制约的温度起就明显更快地老化，因此会不受期望地缩短锂离子电池的使用寿命。为了克服这一后果，在锂离子电池上安放冷却体。
锂离子电池的低的环境温度也可能会对电池的功能性产生巨大影响。因此必要的是，将能量存储器的温度保持在预先设定的范围内。
从WO 2010/037797 A2已知一种能量存储单元，它包含冷却体，该冷却体至少逐段地与能量存储单元的扁平型电池单元处于热量传导的连接状态之中。该冷却体至少局部地塑料构成。在冷却体中设置有中空腔，该中空腔可由冷却介质穿流。此外，冷却体的每个中空腔都与冷却元件相连，该冷却元件设置在能量存储器的两个扁平型电池单元之间。配备有这种冷却体的机动车的能源效率相当低。
发明内容
本发明的目的是提供一种热交换器，其中进一步改善混合动力汽车或电动车的能源效率。
这一点通过以下特征得以实现。
一实施例涉及用来冷却车辆电池的热交换器，包括至少一个由塑料构成的流体收集器，该流体收集器与至少一个冷却元件相连，其中该冷却元件构成为塑料管，流体在该塑料管中从第一流体收集器引导至第二流体收集器。这种完全由塑料构成的热交换器的优点是，降低了它的重量。尤其当热交换器与锂离子电池(其用于混合动力汽车或电动车)结合起来用时，这有利于降低车辆重量。因为车辆重量尤其在城市交通中会影响车辆的能量需求，所以这种完全由塑料构成的热交换器能够改善车辆的能源效率。同时，完全由塑料构成的热交换器还能在锂离子电池的单个能量单元之间实现电绝缘，因此能够省略额外的绝缘材料。绝缘材料的省略进一步降低了制造成本。由于塑料管由冷却介质穿流，所以能够更好地在锂离子电池上调节到最佳的温度，从而延长锂离子电池的使用寿命。
有利的是，塑料管构成为挤压而成的扁管。这种挤压而成的物体没有接合处，因此流体能够良好密封地在扁管中运动。
在构造方案中，该塑料管构成为多腔管，它包含多个相互分开的流体通道。多腔管的几何形状优选构成为长方体，因此它能够很好地设置在锂离子电池的单个电池单元之间，以便吸收由锂离子电池的单个电池单元排放的热量，并且借助通过流体通道流动的流体从单个电池单元的区域中导出，从而进一步改善热量交换。在此，应用多个分开的流体通道能够在很大面积上实现热量交换，并且能够快速地将吸收的热量排出去。这种由塑料构成的多腔管能够在单一的方法步骤中简单地制成，这进一步降低了热交换器的制造成本。
在变形方案中，塑料管由具有导热颗粒(优选陶瓷颗粒)的塑料构成。借助这种陶瓷颗粒来提高塑料的导热性，因此该热交换器能够应用在具有尤其高温度的环境中。
备选地，在塑料管的内部设置有金属插入物，以便改善导热性。借助该金属插入物还可提高热交换器的导热性。
在改进方案中，流体收集器由两个焊接的注塑件构成。因此，能够制造由塑料壳构成的流体收集器，因为由塑料注塑而成的部件只在焊接过程中彼此连接。已知不同的方法，借助这些方法能够焊接流体收集器。它在此指激光焊接、振荡焊接或超声波焊接。在各种情况下，都只需唯一一个工作步骤就能制造流体收集器，这降低了安装成本。
在备选的实施例中，流体收集器和连接元件中重叠模压法中直接喷射在管子端部上。该重叠模压法是一种特殊的注塑方法，其中两个可兼容的材料(其例如具有基体，但填充物质不同)能够材料锁合地彼此连接。
有利的是，第一和第二流体收集器由相同的塑料构成，优选由构成塑料管的塑料构成。由于热交换器的不同元件只应用了一个或同样的塑料，所以能够借助材料锁合的连接例如以上述的重叠模压法来制造热交换器。在此有利的是，流体收集器材料锁合地与塑料管以重叠模压法连接起来。
在备选的方案中，第一流体收集器由第一塑料构成，而第二流体收集器由第二塑料构成。因此如果流体收集器中的一个必须具有更高的强度，则能够在选择塑料时考虑热交换器的安装位置。
在构造方案中，第一和/或第二流体收集器由无导热颗粒的塑料构成。如果流体收集器设置在产生热量的电池单元之外，并且只用来将来自塑料管的流体收集和排放到流体收集器中或者引导到塑料管中，则这一点总是尤其有利的。借助这种热交换器能够实现各种不同的构件长度，该热交换器可完全功能性地由塑料构成。
通过下面的附图描述和从属权利要求描述了其它有利的构造方案。
附图说明
下面以至少一个实施例为基础并且借助附图详细地阐述本发明。其中
图1示出了按本发明的热交换器的第一实施例；
图2示出了图1的按本发明的热交换器的一部分；
图3示出了图1的按本发明的热交换器的横截面；
图4示出了按本发明的热交换器的第二实施例；
图5示出了图4的按本发明的热交换器的一部分；
图6示出了图4的按本发明的热交换器的横截面。
具体实施方式
图1示出了按本发明的热交换器的第一实施例。热交换器1在此包括两个多腔管2、3，它们设置在两个流体收集器4、5之间。这两个多腔管2、3和这两个流体收集器4、5在此完全由塑料构成。图1所示的热交换器1构成为U形流动冷却器。这种热交换器1的特征在于，用于冷却介质的流体的进入支管6以及用于该流体的排出支管7都设置在同一个流体收集器5上。进入支管6在此设置在第一多腔管2的区域中，而排出支管7与第二多腔管3相对而置。
图2示出了多腔管2和3的一部分，从中可看到，每个多腔管2，3都具有多个流体通道2.1或3.1。在所述的U形流动冷却器中，流体经由流体收集器5通过进入支管6流入多腔管2中，并且被引导到它的通道2.1中，并且传输到第二流体收集器4中。该流体在第二流体收集器4中转向，并且通过第二多腔管3(尤其是它的流体通道3.1)引回到第一流体收集器5，流体在该流体收集器5中聚集并且通过排出支管7从热交换器1中导出。为了确保在沿两个反向方向流动的流体流之间的循环，在第一流体收集器5的内部在第一和第二多腔管2、3的交界区域中设置有分隔壁8，该分隔壁阻止已在流体收集器5中的流体被引导进入通道3.1中。
在图3中可看到流体收集器5在第二多腔管3的范围内的横截面。从中可看到，流体收集器5这样设置在多腔管3上，使得从流体通道3.1中排出的流体能够不受阻挡地进入流体收集器5中，并且从流体收集器进入排出支管7中。为了实现这一点，流体收集器5构成为类似箱子的容器，其中两个几乎平行延伸的壁板9、10通过焊接连接器11彼此连接。这两个壁板9、10具有这样的间距，即该间距几乎相当于各流体通道3.1的高度。
图4示出了按本发明的热交换器12的第二实施例。该热交换器12构成为I形流动冷却器，并且同样由两个多腔管2、3构成。在这种情况下，两个多腔管2、3也在每一侧上分别由流体收集器13、14封闭。这些多腔管2、3和流体收集器13、14完全由塑料构成。该I形流动冷却器与U形流动冷却器的不同之处在于，两个支管6、7分布在两个流体收集器13、14上。因此，第一流体收集器13具有进入支管6，而第二流体收集器14承载着排出支管7。这两个流体收集器13、14在此这样插在多腔管2、3上，使得进入支管6和排出支管7对角地相对而置。
如同从图5可看到的一样，在此实施例中每个多腔管2、3都具有多个流体通道2.1或3.1。在I形流动冷却器中，流体通过进入支管6进入流体收集器13中，并且通过两个多腔管2、3进入第二流体收集器14中，流体在此处聚集并且通过排出支管7离开热交换器12。
在图6中示出了流体收集器13和多腔管3的横截面，从中可看到，流体收集器13在此由两个壁板9、10构成，它们通过焊接连接器11彼此连接。流体收集器13的敞开侧在此插在多腔管3上，其中流体收集器13的两个平行延伸的壁板9、10的内部间距具有几乎与流体通道3.1的高度一样的间距。通过这种结构，流入流体收集器13中并且构成为冷却介质的流体能够不受阻挡地流入这两个多腔管2、3各自的流体通道2.1或3.1中。流体收集器13在此构造为无分隔壁。流体收集器14具有类似的构造。

Claims (10)

1.一种用来冷却特别是混合动力汽车或电动车的车辆电池的热交换器，该热交换器包括至少一个由塑料构成的流体收集器(4、5；13、14)，该流体收集器与至少一个冷却元件(2、3)相连，其特征在于，该冷却元件构成为塑料管(2、3)，流体在该塑料管中从第一流体收集器(5；13)引导至第二流体收集器(4；14)。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该塑料管(2、3)构成为挤压而成的扁管。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，该塑料管构成为多腔管(2、3)，它们包含多个相互隔开的流体通道(2.1、3.1)。
4.根据权利要求1、2或3所述的热交换器，其特征在于，
该塑料管(2、3)由塑料构成，该塑料具有导热颗粒、尤其是陶瓷颗粒。
5.根据上述权利要求1至3中至少一项所述的热交换器，其特征在于，在塑料管的内部设置有金属插入物，以便改善导热性。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的热交换器，其特征在于，流体收集器(4、5；13、14)由两个焊接的注塑件(9、10)构成。
7.根据前述权利要求1至5中至少一项所述的热交换器，其特征在于，流体收集器(4、5；13、14)材料锁合地与塑料管(2、3)以重叠模压法相连。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的热交换器，其特征在于，第一和第二流体收集器(4、5；13、14)由相同的塑料构成，优选由构成塑料管(2、3)的塑料构成。
9.根据上述权利要求1至7中至少一项所述的热交换器，其特征在于，第一流体收集器(5；14)由第一塑料构成，而第二流体收集器(4；13)由第二塑料构成。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的热交换器，其特征在于，第一和/或第二流体收集器(4、5；13、14)由无导热颗粒的塑料构成。
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